WO2020049710A1 - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

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純 丸林
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コニカミノルタ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an inkjet head and an inkjet recording device.
  • an ink jet recording apparatus that forms an image by discharging ink from an opening of a nozzle provided on an ink discharge surface of an ink jet head and landing at a desired position.
  • the ink jet head of the ink jet recording apparatus includes an ink discharge unit that discharges ink from an opening of the nozzle in accordance with an operation of an operation element such as a piezoelectric element that changes a pressure in an ink storage unit communicating with the nozzle.
  • an inkjet head generally includes a drive substrate provided with a drive circuit for driving an operation element (for example, Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide an ink jet head and an ink jet recording apparatus capable of effectively suppressing a deterioration in image quality due to heat of a driving substrate.
  • the invention of the inkjet head according to claim 1 is An opening of a nozzle that discharges ink is provided on an ink discharge surface, and an ink discharge unit that has an operation element that performs an operation for discharging ink from the opening of the nozzle;
  • a drive substrate provided with a drive circuit for driving the operating element,
  • An ink tank for storing ink supplied to the ink ejection unit, With The ink tank is provided such that a predetermined surface of the outer surface of the ink tank is provided along the drive substrate, and that heat of the drive substrate is transmitted to the predetermined surface.
  • the drive substrate is provided along a direction intersecting the ink discharge surface on a side of the ink discharge unit opposite to the ink discharge surface.
  • the invention according to claim 3 is the inkjet head according to claim 1 or 2,
  • the invention according to claim 4 is the ink jet head according to claim 3,
  • the flow path in the tank An upstream ink chamber adjacent to the upstream side of the first filter in the supply direction; A downstream ink chamber adjacent to the downstream side of the first filter in the supply direction; Has, The upstream ink chamber is provided on the predetermined surface side of the first filter.
  • the invention according to claim 5 is the ink jet head according to claim 3, wherein The flow path in the tank, An upstream ink chamber adjacent to the upstream side of the first filter in the supply direction; A downstream ink chamber adjacent to the downstream side of the first filter in the supply direction; Has, The downstream ink chamber is provided on the predetermined surface side of the first filter.
  • the ink discharge unit has an outlet through which a part of the ink that has flowed in from the tank flow path flows out
  • the ink jet head includes an ink discharge channel that guides the ink flowing out of the outlet of the ink discharge unit to the outside of the ink jet head.
  • the invention according to claim 7 is the inkjet head according to claim 6, wherein A bypass flow path that connects the in-tank flow path and the ink discharge flow path without passing through the ink discharge unit; A second filter provided inside the bypass passage, through which ink flowing through the bypass passage passes; Backflow prevention means provided between the connection position of the ink discharge passage and the bypass passage and the outlet of the ink discharge passage, and not allowing ink to pass in a direction opposite to the direction toward the outlet, Is provided.
  • the invention according to claim 8 is the inkjet head according to claim 7, wherein The bypass flow path is provided inside the ink tank, The first filter and the second filter are provided integrally.
  • an attachment member for detachably fixing the ink tank is provided.
  • a cover member that covers at least a part of the drive substrate is provided between the ink tank and the drive substrate,
  • a heat dissipating member that contacts the cover member and the ink tank is provided between the cover member and the ink tank.
  • the inkjet head in the inkjet head according to any one of the first to tenth aspects, is greater than the amount of heat radiation from the other surface of the drive substrate,
  • the ink tank is provided on the one surface side of the drive substrate.
  • an invention of an ink jet recording apparatus is provided.
  • An inkjet head according to any one of claims 1 to 11 is provided.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of an inkjet recording apparatus.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a head unit.
  • FIG. 3 is a perspective view of an inkjet head.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a cross section of the inkjet head along a YZ plane.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view illustrating a configuration of an ink discharge unit.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a cross section of the inkjet head along the XY plane.
  • FIG. 2 is a perspective view of an ink jet head showing an internal structure of an ink tank.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a cross section of the ink tank along a YZ plane at a position X1 in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a cross section of the ink tank along a YZ plane at a position X2 in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a diagram showing a cross section of the ink tank along a YZ plane at a position X3 in FIG. 7.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a flow path of ink in an inkjet head.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of an ink circulation mechanism.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a main functional configuration of the inkjet recording apparatus.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a flow direction of ink in a downstream ink chamber according to a modification.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an inkjet recording apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the inkjet recording apparatus 1 includes a transport unit 2, a head unit 3, and the like.
  • the transport unit 2 includes a ring-shaped transport belt 2c whose inside is supported by two transport rollers 2a and 2b that rotate about a rotation axis extending in the X direction in FIG.
  • the transport unit 2 performs recording by rotating the transport roller 2a according to the operation of a transport motor (not shown) and rotating the transport belt 2c while the recording medium M is placed on the transport surface of the transport belt 2c.
  • the medium M is transported in the moving direction of the transport belt 2c (transport direction; Y direction in FIG. 1).
  • the recording medium M can be a sheet cut to a certain size.
  • the recording medium M is supplied onto the transport belt 2c by a paper supply device (not shown), and is discharged from the transport belt 2c to a predetermined paper discharge unit after ink is ejected from the head unit 3 and an image is recorded.
  • roll paper may be used as the recording medium M.
  • various media that can fix ink that has landed on the surface, such as cloth or sheet-like resin, can be used as the recording medium M.
  • the head unit 3 records an image on the recording medium M conveyed by the conveyance unit 2 by discharging ink at an appropriate timing based on the image data.
  • the four head units 3 corresponding to the four color inks of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) move in the transport direction of the recording medium M. They are arranged so as to be arranged at predetermined intervals in the order of Y, M, C, and K colors from the upstream side.
  • the number of head units 3 may be three or less or five or more.
  • FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the head unit 3, and is a plan view of the head unit 3 as viewed from the side facing the transport surface of the transport belt 2c.
  • the head unit 3 has a plate-shaped support portion 3a, and a plurality (eight in this case) of inkjet heads 100 fixed to the support portion 3a in a state fitted in through holes provided in the support portion 3a.
  • the ink jet head 100 is fixed to the support 3a with the ink ejection surface 112 provided with the opening of the nozzle 111 exposed from the through hole of the support 3a in the -Z direction.
  • each inkjet head 100 has four rows of nozzles 111 (nozzle rows) one-dimensionally arranged at equal intervals in the X direction. These four nozzle rows are arranged so that the positions in the X direction are shifted from each other so that the positions of the nozzles 111 in the X direction do not overlap. Note that the number of nozzle rows included in the inkjet head 100 is not limited to four, and may be three or less or five or more.
  • the eight inkjet heads 100 in the head unit 3 are arranged in a staggered pattern so that the arrangement range of the nozzles 111 in the X direction is continuous.
  • the arrangement range in the X direction of the nozzles 111 included in the head unit 3 covers the width in the X direction of an area where an image can be recorded on the recording medium M conveyed by the conveyance belt 2c.
  • the head unit 3 is used with a fixed position when recording an image, and discharges ink from the nozzle 111 to each position at a predetermined interval (transport direction interval) in the transport direction according to transport of the recording medium M. To print an image in a single pass mode.
  • FIG. 3 is a perspective view of the inkjet head 100.
  • the inkjet head 100 includes an exterior member 51 that houses the ink ejection unit 10 (FIG. 4) having the ink ejection surface 112, a cover member 52 that fits the exterior member 51 at the upper end of the exterior member 51, and a cover member 52.
  • the ink tank 60 attached at a position covering a part of the outside of the printer, an inlet 71 (ink supply port) from which ink is supplied from the outside, an outlet 72 (ink discharge port) from which ink is discharged to the outside, and the like. Prepare.
  • the exterior member 51 flows out from the orifice 511 (FIG. 7) into which the ink supplied to the ink inlet 101 (FIG. 9) of the ink discharge unit 10 flows and from the outlet 102 (FIG. 9) of the ink discharge unit 10. And an orifice 512 (FIG. 7) from which ink is discharged.
  • the exterior member 51 is provided with a plurality of mounting holes 513 for mounting the inkjet head 100 to the support portion 3a of the head unit 3.
  • the materials of the exterior member 51 and the cover member 52 are not particularly limited, but various resins such as PPS resin excellent in mechanical strength and chemical resistance to ink, metals, alloys, and the like can be used.
  • the inlet 71 and the outlet 72 are provided at both ends in the longitudinal direction of the cover member 52. That is, the inlet 71 is provided on the + X direction side of the cover member 52, and the outlet 72 is provided on the ⁇ X direction side of the cover member 52.
  • the ink tank 60 has one end connected to the inlet 71 and the other end connected to the outlet 72.
  • the ink tank 60 stores ink flowing from the inlet 71 and supplies the ink to the ink discharge unit 10 in the exterior member 51. I do.
  • the ink tank 60 has a flat plate-like portion (a portion where ink is mainly stored) connecting the one end side and the other end side with a front surface (a surface facing the + Y direction side) of the cover member 52. ) To cover the upper half.
  • the ink tank 60 includes a lid portion 602 that constitutes the front side (+ Y direction side) of the flat portion, a base portion 601 that faces the lid portion 602, and an exterior member 51 that extends downward from both ends in the X direction of the base portion 601.
  • the fixing portion 603 that is fixed to Among these, the fixing portion 603 is detachably fixed to the exterior member 51 by a plurality of mounting screws 54 (mounting members). That is, the ink tank 60 can be removed from the inkjet head 100 and replaced.
  • FIG. 4 is a diagram showing a cross section along the YZ plane of the inkjet head 100 of FIG.
  • the ink ejection unit 10 whose lower surface is an ink ejection surface 112, and the wiring member connected to the ink ejection unit 10
  • the drive board 30 to which the wiring member 40 is connected and the like are stored.
  • a step is provided on the front surface of the cover member 52 so that the upper half of the surface is displaced from the lower half in the ⁇ Y direction, and the ink tank 60 is mounted so as to fit in the step. ing.
  • the ink tank 60 is provided so as to fall within a range on the ⁇ Y direction side of a plane formed by the lower half of the front surface of the cover member 52. With such a configuration, the ink tank 60 can be provided without increasing the width of the inkjet head 100 in the Y direction.
  • the drive substrate 30 is located on the opposite side of the ink discharge surface 112 of the ink discharge unit 10 (that is, on the + Z direction side) in a direction intersecting with the ink discharge surface 112 of the ink discharge unit 10 (in this embodiment, It is provided along a vertical direction (ie, + Z direction). Specifically, the relative position with respect to the cover member 52 is fixed by a fixing member (not shown) so that the drive substrate 30 is arranged in such a direction and position. In addition, the drive board 30 is arranged such that a portion excluding a part of the upper end is covered by the cover member 52.
  • the drive board 30 is a rigid board in which metal circuit wiring is formed on the surface of an insulating base material such as a glass epoxy board. The drive board 30 may have flexibility as long as it can be stably fixed to the cover member 52.
  • the ink discharge unit 10 is provided with a nozzle 111 and has a nozzle substrate 11 (nozzle plate) constituting an ink discharge surface 112, and is stacked on the + Z direction side of the nozzle substrate 11 to discharge ink from the opening of the nozzle 111.
  • the actuator has an actuator substrate 12 provided with an actuator (operation element) for performing an operation for performing the operation, and a common ink chamber 13 (common liquid chamber) for temporarily storing ink supplied to the actuator substrate 12. The ink flows into the common ink chamber 13 from the ink tank 60 via the orifice 511.
  • FIG. 5 is an enlarged schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the ink ejection unit 10.
  • FIG. 5 shows a cross section including four nozzles 111 included in each of the four nozzle rows shown in FIG.
  • the head chip HC composed of the nozzle substrate 11 and the actuator substrate 12 is configured to discharge ink from the nozzles 111, and a plurality of, here, four plate-shaped substrates are laminated.
  • the lowermost substrate in the head chip HC is the nozzle substrate 11.
  • a plurality of nozzles 111 are provided on the nozzle substrate 11, and ink can be ejected from an opening of the nozzle 111 substantially perpendicularly to an exposed surface (ink ejection surface 112) of the nozzle substrate 11.
  • a pressure chamber substrate 12a (chamber plate), a spacer substrate 12b, and a wiring forming substrate 12c are sequentially adhered and laminated on the nozzle substrate 11 on the side opposite to the ink ejection surface 112 upward.
  • the actuator substrate 12 is constituted by the pressure chamber substrate 12a, the spacer substrate 12b, and the wiring forming substrate 12c.
  • the head chip HC is provided with an ink flow path communicating with the nozzle 111, and is opened on the exposed side (upper side) of the wiring forming substrate 12c.
  • a common ink chamber 13 is provided on the exposed surface of the wiring forming substrate 12c so as to cover all the openings. More specifically, the common ink chamber 13 has a first common ink chamber 131 and a second common ink chamber 132 provided below the first common ink chamber 131 (on the ⁇ Z direction side). Of these, the second common ink chamber 132 is in common communication with all the openings of the ink flow path. The ink in the second common ink chamber 132 is supplied to each nozzle 111 from the opening of the wiring forming substrate 12c.
  • a pressure chamber 121 is provided in the middle of the ink flow path.
  • the pressure chamber 121 is provided vertically through the pressure chamber substrate 12a, and the upper surface of the pressure chamber 121 is formed by a vibration plate 122 provided between the pressure chamber substrate 12a and the spacer substrate 12b. I have.
  • the ink in the pressure chamber 121 is caused by the displacement (deformation) of the piezoelectric element 123 (actuator, operating element) in the storage section 124 provided adjacent to the pressure chamber 121 via the vibration plate 122 via the vibration plate 122 (deformation).
  • the deformation of the pressure chamber 121) gives a pressure change.
  • the holding substrate 133 is joined to the upper surface of the head chip HC, and holds the common ink chamber 13.
  • the holding substrate 133 is provided with an opening having substantially the same size and shape as the opening on the lower surface of the second common ink chamber 132, and the ink in the second common ink chamber 132 is provided in the second common ink chamber 132.
  • the liquid is supplied to the upper surface of the head chip HC through the opening on the lower surface of the head 132 and the opening of the holding substrate 133.
  • the wiring member 40 is, for example, FPC (Flexible Printed Circuits) or the like, and is connected to the wiring layer 127 on the surface of the wiring forming substrate 12c.
  • the piezoelectric element 123 is displaced by a drive signal transmitted to the wiring 126 and the connection part 125 in the storage part 124 via the wiring layer 127.
  • the wiring members 40 are pulled out from the front side (+ Y direction side) and the rear side ( ⁇ Y direction side) of the head chip HC, one by one, penetrating the holding substrate 133. As shown in FIG.
  • the pair of wiring members 40 are provided on a surface on the + Y side (hereinafter also referred to as a front surface) and a surface on the ⁇ Y direction side (hereinafter also referred to as a rear surface) of the drive substrate 30.
  • the circuit board Via the first connector 32 provided, the circuit board is connected to the circuit wiring on the front surface and the circuit wiring on the rear surface of the drive board 30, respectively.
  • a drive element 31 and a second connector 33 are mounted on the front surface of the drive board 30.
  • the drive element 31 receives a control signal supplied from the control unit 20 (FIG. 11) of the inkjet recording apparatus 1 or the drive control circuit 81 (FIG. 11) of the head unit 3 via the second connector 33, and receives a signal from each nozzle.
  • An appropriate drive signal for the piezoelectric element 123 is output to the wiring on the drive substrate 30 in response to the ink ejection operation or non-ejection operation from the 111.
  • the drive element 31 is configured by an IC (Integrated Circuit) or the like.
  • various electronic components (not shown) directly or indirectly connected to the drive element 31 by circuit wiring are mounted on the drive board 30. These electronic components and the drive element 31 constitute a “drive circuit” for driving the piezoelectric element 123 as an operation element.
  • the drive elements 31 and electronic components constituting the drive circuit are mounted on the front surface of the drive board 30.
  • a part of the drive signal from the drive circuit is supplied to the first connector 32 on the front side via circuit wiring provided on the front side of the drive board 30.
  • a part of the circuit wiring on the front side is electrically connected to the circuit wiring on the rear side through a through hole or the like, and a part of the drive signal from the drive circuit is connected to the circuit wiring routed to the rear side.
  • the power is supplied to the first connector 32 on the rear side through the power supply.
  • the amount of heat radiation from the front surface of the drive substrate 30 during operation of the drive circuit is larger than the amount of heat radiation from the rear surface.
  • FIG. 6 is a diagram showing a cross section along the XY plane of the ink jet head 100 at a position passing through the drive element 31.
  • the cover member 52 is provided so as to face the front surface of the drive board 30 and to be provided along the front face, and to be provided so as to face the rear face of the drive board 30 and to be along the rear face.
  • Most of the drive board 30 except for a portion near the second connector 33 is formed. Covering.
  • the ink tank 60 is provided along a plane portion 521 of the cover member 52 that covers the front side of the drive substrate 30. That is, in the ink tank 60, of the outer surface of the ink tank 60, the facing surface 60 a (the surface facing the ⁇ Y direction) (the predetermined surface) facing the cover member 52 is provided along the drive substrate 30. .
  • the heat dissipating member 53 any member having a higher heat conductivity than air can be used, but has a high heat conductivity such as silicone or acrylic resin so that heat is efficiently transmitted from the cover member 52 to the ink tank 60. It is desirable to use a member.
  • the ink tank 60 is provided in such a manner that the heat radiated from the drive board 30 is transmitted to the facing surface 60 a via the cover member 52 and the heat radiation member 53. That is, the ink tank 60 also functions as a heat sink that receives the heat of the drive substrate 30 and discharges it to the outside. Part of the heat transmitted from the drive board 30 to the ink tank 60 is discharged from the outer surface of the ink tank 60 to the external space, and is also discharged from the ink tank 60 to the support 3a of the head unit 3 via the exterior member 51. You. A part of the heat transmitted to the ink tank 60 is transmitted to the ink in the ink tank 60, and is discharged from the outlet 72 together with the ink via an ink flow path described later.
  • a cylindrical through hole extending in the + Z direction is provided at an end of the base portion 601 of the ink tank 60 on the + X direction side, and the through hole is provided in the ink supply flow path. 711.
  • the ink supply channel 711 has one end connected to the inlet 71 and the other end connected to an opening A1 (FIG. 7) described later.
  • a cylindrical through-hole extending in the + Z direction is provided at an end of the base 601 of the ink tank 60 on the ⁇ X direction side, and the through-hole forms an ink discharge channel 721.
  • One end of the ink discharge channel 721 is connected to the orifice 512 of the exterior member 51, and the other end is connected to the outlet 72.
  • FIG. 7 is a perspective view of the ink jet head 100 showing the internal structure of the ink tank 60.
  • members constituting the outer surface of the ink tank 60 are drawn transparently.
  • FIG. 8A is a diagram showing a cross section of the ink tank 60 along the YZ plane at the position X1 in FIG.
  • FIG. 8B is a diagram showing a cross section of the ink tank 60 along the YZ plane at the position X2 in FIG.
  • FIG. 8C is a diagram showing a cross section of the ink tank 60 along the YZ plane at the position X3 in FIG.
  • the flow direction of the ink is indicated by arrows.
  • a flat filter 61 (first filter and second filter) provided along the facing surface 60a, an upstream ink chamber 62 and a downstream ink separated by the filter 61.
  • a communication channel 67 communicating with the inlet 66, an ink supply channel 711 (FIG. 6) communicating with the inlet 71, an ink discharge channel 721 communicating with the outlet 72, and the like are provided.
  • the upstream ink chamber 62 and the downstream ink chamber 63 are flat substantially rectangular parallelepiped ink chambers along the facing surface 60a, and are provided between them.
  • the ink can move from the upstream ink chamber 62 to the downstream ink chamber 63 via the filter 61.
  • the upstream ink chamber 62 is provided adjacent to the filter 61 in the ⁇ Y direction (opposing surface 60a side), and the downstream ink chamber 63 is provided adjacent to the filter 61 in the + Y direction.
  • the filter 61 is a member for capturing foreign matter mixed in the ink and filtering the ink.
  • the material of the filter 61 is not particularly limited as long as it has a mesh structure large enough to catch foreign substances. Can be.
  • the portion of the filter 61 provided between the upstream ink chamber 62 and the downstream ink chamber 63 constitutes a “first filter”.
  • an opening A1 communicating with the ink supply flow path 711 is provided at the lower end of the side surface on the + X direction side of the upstream ink chamber 62. Ink flows into the upstream ink chamber 62 from the inlet 71 via the ink supply channel 711 and the opening A1.
  • an opening A2 communicating with the routing flow path 64 is provided at an end on the ⁇ X direction side of the upper surface (the surface on the + Z direction side) of the downstream ink chamber 63.
  • the ink moves from the upstream ink chamber 62 to the downstream ink chamber 63 through the filter 61 as indicated by the arrow a1 in FIGS. 7, 8A and 8B. While flowing from the opening A1 toward the opening A2 in the ⁇ X direction and the + Z direction.
  • the routing flow path 64 includes a first portion extending in the + X direction above the upstream ink chamber 62 and the downstream ink chamber 63, and a + X direction side of the first portion. And a second portion extending downward ( ⁇ Z direction) on the + X direction side of the upstream ink chamber 62 and the downstream ink chamber 63 from the end of the outer member.
  • the orifice 511 is connected to an orifice 511.
  • the orifice 511 communicates with the common ink chamber 13 of the ink ejection unit 10. In this way, the routing flow path 64 routes the ink flowing from the downstream ink chamber 63 in the + X direction (arrow a2 in FIGS. 7, 8A and 8B) and the ⁇ Z direction to guide the ink to the orifice 511.
  • the upstream ink chamber 62, the downstream ink chamber 63, and the routing flow path 64 constitute an "in-tank flow path F1" (FIG. 9).
  • the flow direction of the ink flowing from the upstream ink chamber 62 to the downstream ink chamber 63 and the orifice 511 via the routing flow path 64 corresponds to the "predetermined supply direction".
  • an upstream auxiliary ink chamber 65 and a downstream auxiliary ink chamber 66 are provided on the ⁇ X direction side of the upstream ink chamber 62 and the downstream ink chamber 63.
  • the upstream auxiliary ink chamber 65 and the downstream auxiliary ink chamber 66 are flat, substantially rectangular parallelepiped ink chambers along the facing surface 60a, and have the same thickness (Y direction) as the upstream ink chamber 62 and the downstream ink chamber 63. ) And height (length in the Z direction), and the width (length in the X direction) is smaller than that of the upstream ink chamber 62 and the downstream ink chamber 63.
  • the upstream auxiliary ink chamber 65 is partitioned from the upstream ink chamber 62 by a first partition member 681 provided integrally with the base 601, and the downstream auxiliary ink chamber 66 is formed integrally with the lid 602.
  • the downstream ink chamber 63 is partitioned by a second partition member 682 provided.
  • an opening A3 is provided at the upper end of the first partition member 681. Therefore, a part of the ink that has flowed into the upstream ink chamber 62 before moving to the downstream ink chamber 63 side flows upstream through the opening A3 as shown by an arrow a3 in FIGS. 7 and 8C.
  • the ink flows into the side auxiliary ink chamber 65.
  • the ink that has flowed into the upstream auxiliary ink chamber 65 passes through the filter 61 and moves to the downstream auxiliary ink chamber 66.
  • the portion of the filter 61 provided between the upstream auxiliary ink chamber 65 and the downstream auxiliary ink chamber 66 constitutes a “second filter”.
  • the “first filter” provided between the upstream ink chamber 62 and the downstream ink chamber 63 and the “second filter” are configured by a single filter 61. I have. In other words, the “first filter” and the “second filter” are provided integrally.
  • An opening A ⁇ b> 4 communicating with the communication channel 67 is provided at an end on the ⁇ X direction side of the upper surface (the surface on the + Z direction side) of the downstream side auxiliary ink chamber 66.
  • the communication channel 67 is provided in such a shape that it extends in the + Z direction from the opening A4 and then bends in the ⁇ X direction side, and moves in the meandering direction in the ⁇ Z direction.
  • the end of the communication channel 67 on the side opposite to the opening A4 is connected to the ink discharge channel 721. Therefore, the ink that has flowed into the upstream auxiliary ink chamber 65 passes through the filter 61 and moves to the downstream auxiliary ink chamber 66, and then flows into the ink discharge flow path 721 through the communication flow path 67.
  • the upstream-side auxiliary ink chamber 65, the downstream-side auxiliary ink chamber 66, and the communication channel 67 are connected to the in-tank channel F1 and the ink discharge channel 721 via the “bypass channel F2” (not via the ink ejection unit 10) ( FIG. 9) is constituted.
  • a check valve 73 (check valve) as a prevention means is provided.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the flow path of the ink in the inkjet head 100.
  • the filter 61, the upstream ink chamber 62, and the downstream ink chamber 63 in the ink tank 60 are drawn in a laterally long shape.
  • the ink that has flowed into the inlet 71 from the outside flows into the upstream ink chamber 62 in the ink tank 60 through the ink supply flow path 711 and the opening A1.
  • Most of the ink that has flowed into the upstream ink chamber 62 flows into the inflow port 101 of the ink discharge unit 10 through the above-described in-tank flow path F1.
  • Part of the ink that has flowed into the inflow port 101 flows into the first common ink chamber 131 of the common ink chamber 13, and the remaining ink flows into the second common ink chamber 132.
  • the partition wall between the first common ink chamber 131 and the second common ink chamber 132 is made of a member (for example, resin) through which ink cannot pass.
  • the ink that has flowed into the first common ink chamber 131 is directly guided to the outlet 102 of the ink ejection unit 10.
  • a part of the ink that has flowed into the second common ink chamber 132 flows into the ink flow path of the actuator substrate 12 and is discharged to the outside from the nozzle 111 of the nozzle substrate 11 as droplets. Guided to exit 102.
  • the ink can be efficiently recirculated in the inkjet head 100.
  • the volume ratio between the first common ink chamber 131 and the second common ink chamber 132 is such that the supply amount of ink from the second common ink chamber 132 to the nozzles 111 is ensured and the first common ink chamber 131
  • the amount of the recirculated ink is set to a desired amount.
  • the ink that has flowed out of the outlet 102 of the ink discharge unit 10 is discharged to the outside from the outlet 72 (the outlet of the ink discharge channel 721) through the ink discharge channel 721.
  • the ink flow in the ink flow path shown in FIG. 9 can be generated by the ink circulation mechanism 9 included in the inkjet recording apparatus 1.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration of the ink circulation mechanism 9.
  • the ink circulation mechanism 9 includes a supply sub-tank 91, a reflux sub-tank 92, a main tank 93, and the like.
  • the supply sub-tank 91 stores the ink supplied to the ink tank 60 of the inkjet head 100.
  • the supply sub-tank 91 is connected to the inlet 71 by an ink flow path 94.
  • the reflux sub-tank 92 is connected to the outlet 72 by an ink flow path 95, and stores the ink discharged from the outlet 72.
  • the supply sub-tank 91 and the reflux sub-tank 92 are connected by an ink flow path 96.
  • the ink can be returned from the reflux sub-tank 92 to the supply sub-tank 91 by a pump 98 provided in the ink flow path 96.
  • the main tank 93 stores the ink supplied to the supply sub-tank 91.
  • the main tank 93 is connected to a supply sub-tank 91 by an ink flow path 97.
  • the ink is supplied from the main tank 93 to the supply sub-tank 91 by a pump 99 provided in the ink flow path 97.
  • the supply sub-tank 91 is provided at a position where the liquid level is higher than the ink ejection surface 112 (hereinafter also referred to as a “position reference surface”) of the ink ejection unit 10.
  • the plane is provided at a position lower than the position reference plane. Therefore, a pressure P1 due to a head difference between the position reference plane and the supply sub-tank 91 and a pressure P2 due to a head difference between the position reference plane and the circulation sub-tank 92 are generated. As a result, the pressure of the ink at the inlet 71 is higher than the pressure of the ink at the outlet 72.
  • ink flows from the inlet 71 to the outlet 72 via the ink tank 60 and the ink discharge unit 10, and supplies ink to the ink discharge unit 10 and discharges (recirculates) ink from the ink discharge unit 10. Is made. Further, by changing the amount of ink in each sub-tank and the vertical position of each sub-tank, the pressure P1 and the pressure P2 can be adjusted, whereby the flow rate of the ink can be adjusted.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a main functional configuration of the inkjet recording apparatus 1.
  • the inkjet recording apparatus 1 includes the above-described head unit 3, the control unit 20, a transport driving unit 82, an input / output interface 83, a bus 84, and the like.
  • the head unit 3 includes a drive control circuit 81, and the inkjet head 100 provided with the drive element 31 and the piezoelectric element 123.
  • the control unit 20 includes a CPU 21 (Central Processing Unit), a RAM 22 (Random Access Memory), a ROM 23 (Read Only Memory), and a storage unit 24.
  • CPU 21 Central Processing Unit
  • RAM 22 Random Access Memory
  • ROM 23 Read Only Memory
  • the CPU 21 reads out various control programs and setting data stored in the ROM 23 and stores them in the RAM 22, and executes the programs to perform various arithmetic processes.
  • the CPU 21 controls the overall operation of the inkjet recording apparatus 1.
  • the RAM 22 provides a working memory space to the CPU 21 and stores temporary data.
  • the RAM 22 may include a non-volatile memory.
  • the ROM 23 stores various control programs executed by the CPU 21, setting data, and the like. Note that a rewritable nonvolatile memory such as an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) or a flash memory may be used instead of the ROM 23.
  • EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
  • flash memory may be used instead of the ROM 23.
  • the storage unit 24 stores a print job input from the external device 200 via the input / output interface 83 and image data related to the print job.
  • an HDD Hard Disk Drive
  • a DRAM Dynamic Random Access Memory
  • the drive control circuit 81 supplies various control signals and image data to the drive element 31 at appropriate timing based on the control signal from the control unit 20.
  • the transport driving unit 82 supplies a drive signal to a motor that drives the transport rollers 2a and 2b of the transport unit 2 based on a control signal supplied from the CPU 21 to rotate the transport rollers 2a and 2b at a predetermined speed and timing. Then, the conveyor belt 2c is moved around.
  • the input / output interface 83 mediates the transmission and reception of data between the external device 200 and the control unit 20.
  • the input / output interface 83 is configured by, for example, any one of various serial interfaces and various parallel interfaces, or a combination thereof.
  • the bus 84 is a path for transmitting and receiving signals between the control unit 20 and other components.
  • the external device 200 is, for example, a personal computer, and supplies a print job, image data, and the like to the control unit 20 via the input / output interface 83.
  • the opening of the nozzle 111 for discharging ink is provided on the ink discharge surface 112, and the operation for discharging the ink from the opening of the nozzle 111 is performed.
  • An ink ejection unit 10 having a piezoelectric element 123 as an element, a drive substrate 30 provided with a drive circuit for driving the piezoelectric element 123, an ink tank 60 for storing ink supplied to the ink ejection unit 10,
  • the opposing surface 60a of the ink tank 60 is provided along the drive substrate 30, and the ink tank 60 is provided in such a manner that heat of the drive substrate 30 is transmitted to the opposing surface 60a.
  • the ink tank 60 can function as a heat sink that receives the heat of the drive substrate 30 and discharges it to the outside. That is, a part of the heat transmitted from the drive board 30 to the ink tank 60 is discharged from the outer surface of the ink tank 60 to the external space, or discharged to the outside via the exterior member 51 to which the ink tank 60 is attached. be able to.
  • the ink is guided to the outside of the inkjet head 100 through a predetermined path, so that the heat of the drive substrate 30 is transferred to the outside together with the ink. Can be discharged.
  • the heat of the drive substrate 30 is transmitted to the ink in the ink ejection unit 10 and the viscosity of the ink is reduced, so that proper ink ejection from the nozzle 111 cannot be performed. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a problem that the position of the nozzle 111 fluctuates due to expansion. As a result, it is possible to effectively suppress the deterioration of the image quality of the recorded image due to the heat of the drive substrate 30.
  • the drive substrate 30 is provided on the opposite side of the ink ejection unit 10 from the ink ejection surface 112 along the direction intersecting the ink ejection surface 112. According to such a configuration, since the drive substrate 30 can be disposed using the space on the opposite side of the ink ejection surface 112 of the ink ejection unit 10, the inkjet head in the direction parallel to the ink ejection surface 112 The drive substrate 30 can be provided on the inkjet head 100 while keeping the size of the drive substrate 30 small.
  • the ink tank 60 by arranging the ink tank 60 so that the opposing surface 60 a of the ink tank 60 is along the driving substrate 30 arranged in this way, the size of the inkjet head 100 in a direction parallel to the ink ejection surface 112 is reduced.
  • the ink tank 60 can be provided in the inkjet head 100 while keeping it small.
  • the ink tank 60 is provided with a tank flow path F1 through which ink supplied to the ink ejection unit 10 flows in a predetermined supply direction, and provided inside the tank flow path F1 along the facing surface 60a.
  • a filter 61 as a first filter through which ink flowing in the flow path F1 passes.
  • the back pressure for flowing the ink can be reduced as long as the necessary ink flow velocity can be secured, or the ink flow velocity at the same back pressure can be increased.
  • foreign matter mixed in the ink can be efficiently captured by the filter 61.
  • the ink can flow efficiently, the heat of the drive substrate 30 and the bubbles in the ink can be more easily discharged to the outside.
  • the in-tank flow path F1 has an upstream ink chamber 62 adjacent to the upstream side of the filter 61 in the supply direction, and a downstream ink chamber 63 adjacent to the downstream side of the filter 61 in the supply direction.
  • An upstream ink chamber 62 is provided on the side of the filter 61 facing the opposite surface 60a.
  • the upstream ink chamber 62 is provided on the side close to the drive substrate 30.
  • the ink that has flowed into the upstream ink chamber 62 stays in the upstream ink chamber 62 until it passes through the filter 61 and moves to the downstream ink chamber 62. Tends to be uniformly low. Therefore, the heat from the drive substrate 30 can be almost uniformly and efficiently transmitted to the ink at each position in the upstream ink chamber 62. Thus, heat from the drive substrate 30 can be efficiently discharged through the ink in the ink tank 60.
  • the ink ejection unit 10 has an outlet 102 through which a part of the ink that has flowed in from the in-tank flow path F1 flows out. 100 is provided with an ink discharge flow path 721 leading to the outside. As described above, the ink that is not ejected from the nozzle 111 out of the ink that is supplied from the ink tank 60 to the ink ejection unit 10 is guided to the outside and refluxed, so that the ink in the tank flow path F1 of the ink tank 60 is discharged. The flow rate can be increased. Thus, the heat of the drive substrate 30 transmitted to the ink and the bubbles in the ink can be made to flow more efficiently together with the ink and discharged to the outside.
  • the inkjet head 100 is provided inside the bypass flow path F2 and the bypass flow path F2 that connects the in-tank flow path F1 and the ink discharge flow path 721 without passing through the ink ejection unit 10, and the bypass flow path
  • a filter 61 serving as a second filter through which ink flowing through the passage F2 passes is provided between a connection position of the ink discharge passage 721 with the bypass passage F2 and an outlet (outlet 72) of the ink discharge passage 721.
  • a check valve 73 that does not allow ink to pass in the direction opposite to the direction toward the outlet 72.
  • bypass flow path F2 the heat transmitted from the drive substrate 30 can be discharged to the outside together with the ink from the outlet 72, and the bubbles in the ink can be discharged to the outside from the outlet 72.
  • the ink discharge path passing through the bypass flow path F2 has a shorter flow path length than the ink discharge path passing through the ink discharge unit 10, the pressure loss can be reduced. Therefore, according to the ink discharge path passing through the bypass flow path F2, it is possible to more efficiently release heat and remove bubbles than the ink discharge path passing through the ink discharge unit 10.
  • the check valve 73 it is possible to prevent the ink from flowing backward from the outlet 72 side to the ink ejection unit 10. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of a problem that bubbles and foreign substances are mixed into the nozzle 111 and the ink flow path communicating with the nozzle 111 due to the backflow of the ink.
  • the bypass flow path F2 is provided inside the ink tank 60, and the first filter and the second filter are provided integrally. Thereby, the number of members constituting the inkjet head 100 can be reduced, and an increase in manufacturing cost can be suppressed. Further, downsizing of the inkjet head 100 can be realized.
  • the inkjet head 100 also includes a mounting screw 54 as a mounting member for detachably fixing the ink tank 60.
  • a mounting screw 54 as a mounting member for detachably fixing the ink tank 60.
  • a cover member 52 that covers at least a part of the drive substrate 30 is provided between the ink tank 60 and the drive substrate 30, and the cover member 52 and the cover member 52 are disposed between the cover member 52 and the ink tank 60.
  • a heat radiating member 53 that contacts the ink tank 60 is provided. Thereby, the heat of the drive substrate 30 can be more efficiently transmitted to the ink tank 60.
  • the amount of heat radiation from the front surface of the drive substrate 30 during operation of the drive circuit is greater than the amount of heat radiation from the rear surface of the drive substrate 30, and the ink tank 60 is provided on the front surface side of the drive substrate 30.
  • the heat of the drive substrate 30 can be efficiently transmitted to the ink tank 60 and discharged.
  • the inkjet recording apparatus 1 since the inkjet recording apparatus 1 according to the present embodiment includes the above-described inkjet head 100, it is possible to effectively suppress a decrease in image quality due to heat of the driving substrate 30 in the inkjet head 100.
  • the upstream ink chamber 62 and the upstream auxiliary ink chamber 65 are provided on the ⁇ Y direction side (opposing surface 60a side) with respect to the filter 61, and the + Y direction side with respect to the filter 61.
  • the upstream ink chamber 62 and the upstream auxiliary ink chamber 65 are provided on the ⁇ Y direction side (opposing surface 60a side) with respect to the filter 61, and the + Y direction side with respect to the filter 61.
  • the positional relationship of these ink chambers with respect to the filter 61 is reversed.
  • the downstream ink chamber 63 and the downstream auxiliary ink chamber 66 are provided on the ⁇ Y direction side (the opposing surface 60a side) with respect to the filter 61, and the upstream side with respect to the filter 61 on the + Y direction side.
  • An ink chamber 62 and an upstream auxiliary ink chamber 65 are provided.
  • the downstream ink chamber 63 is provided on the side closer to the opposing surface 60a, that is, on the side closer to the drive substrate 30, so that the downstream ink chamber 63 passes through the filter 61 from the upstream ink chamber 62.
  • the moved ink is likely to receive the heat of the drive substrate 30.
  • the downstream ink chamber 63 the ink flows toward the opening A2 provided at the upper right in the figure, so that the ink flow velocity in the region R near the opening A2 is Is higher than the flow rate of the ink in the region of (1).
  • the heat absorbed by the ink in the region R can be quickly circulated and discharged to the flow path 64.
  • the area R can be intensively cooled.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
  • the shape and the mode of installation of the ink tank 60 are not limited to those described in the above embodiment, and "the opposing surface 60a is along the driving substrate 30, and the heat of the driving substrate 30 is transmitted to the opposing surface 60a.” Any shape and installation mode can be adopted as long as the above condition is satisfied.
  • the ink tank 60 is described as an example in which the opposing surface 60a and the surface on the opposite side (front surface side) of the opposing surface 60a are both flat.
  • the shape of the surface of the ink tank 60 other than the facing surface 60 a is not limited, and may be any shape as long as it can be accommodated in the head unit 3.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the ink tank 60 may directly face each other. Specifically, by providing an opening in a portion of the cover member 52 that is covered by the ink tank 60, the heat of the drive substrate 30 may be directly radiated to the ink tank 60 through the opening. .
  • the opposing surface 60a is along the drive substrate 30, in addition to the aspect in which the opposing surface 60a is parallel to the drive substrate 30, the opposing surface 60a has a slight angle (for example, several degrees) with respect to the drive substrate 30. From about 10 degrees to about 10 degrees).
  • a configuration in which the ink tank 60 is fixed non-detachably may be employed.
  • the present invention is not limited thereto. Can be provided along any direction that intersects.
  • the driving substrate 30 may be provided in parallel with the ink ejection surface 112.
  • the heat radiation amount from the rear surface side of the driving substrate 30 is configured to be larger than the heat radiation amount from the front surface side (for example, the driving element 31 is mounted on the rear surface side of the driving substrate 30), and the ink tank 60 is mounted on the rear surface of the driving substrate 30. It may be arranged on the side.
  • the configuration of the in-tank flow path F1 in the ink tank 60 of the above embodiment is an example, and the in-tank flow path F1 has another arbitrary configuration capable of supplying the ink flowing from the inlet 71 to the ink ejection unit 10. can do.
  • bypass flow path F2 is provided inside the ink tank 60 .
  • the present invention is not limited to this, and the bypass flow path F2 may be provided outside the ink tank 60. .
  • the example in which the ink supply channel 711 and the ink discharge channel 721 are provided in the ink tank 60 has been described.
  • the present invention is not limited thereto.
  • At least one of the paths 721 may be provided outside the ink tank 60.
  • the inkjet head 100 having the vent mode head chip in which the pressure of the ink in the pressure chamber is changed and the ink is ejected by deforming the piezoelectric element 123, has been described as an example. It is not intended to be limited to.
  • the present invention is applied to an inkjet head having a shear mode head chip, in which the piezoelectric member forming the wall surface of the pressure chamber repeats shear mode type displacement to change the pressure of the ink in the pressure chamber to eject ink, and discharge the ink. May be.
  • the recording medium M is transported by the transport unit 2 including the transport belt 2c.
  • the recording medium M may be transported while being held on the outer peripheral surface of the transport drum.
  • the single-pass type inkjet recording apparatus 1 has been described as an example.
  • the present invention is applied to an inkjet recording apparatus that records an image while scanning the inkjet head 100. May be.
  • the present invention can be used for an inkjet head and an inkjet recording apparatus.

Abstract

駆動基板の熱に起因する画質低下を効果的に抑制することができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供する。インクジェットヘッドは、インクを吐出するノズルの開口部がインク吐出面に設けられており、ノズルの開口部からインクを吐出させるための動作を行う動作素子を有するインク吐出部と、動作素子を駆動するための駆動回路が設けられた駆動基板と、インク吐出部に供給されるインクを貯留するインクタンクと、を備え、インクタンクは、当該インクタンクの外面のうち所定の面が駆動基板に沿って設けられており、かつ、駆動基板の熱が所定の面に伝わる態様で設けられている。

Description

インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置
　本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
　従来、インクジェットヘッドのインク吐出面に設けられたノズルの開口部からインクを吐出させて所望の位置に着弾させることで画像を形成するインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、ノズルに連通するインク貯留部内の圧力を変動させる圧電素子といった動作素子の動作に応じてノズルの開口部からインクを吐出させるインク吐出部を備える。また、インクジェットヘッドは、動作素子を駆動させるための駆動回路が設けられた駆動基板を備えるのが一般的である（例えば、特許文献１）。
特開２０１４－００４７６７号公報
　しかしながら、駆動基板の温度が駆動回路の動作熱により上昇すると、当該駆動基板の熱がインク吐出部内のインクに伝わってインクの粘度が低下することにより適正なインク吐出が行なえなくなったり、インク吐出部が駆動基板の熱により膨張してノズルの位置が変動したりするため、記録画像の画質低下に繋がる。
　この発明の目的は、駆動基板の熱に起因する画質低下を効果的に抑制することができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することにある。
　上記目的を達成するため、請求項１に記載のインクジェットヘッドの発明は、
　インクを吐出するノズルの開口部がインク吐出面に設けられており、前記ノズルの開口部からインクを吐出させるための動作を行う動作素子を有するインク吐出部と、
　前記動作素子を駆動するための駆動回路が設けられた駆動基板と、
　前記インク吐出部に供給されるインクを貯留するインクタンクと、
　を備え、
　前記インクタンクは、当該インクタンクの外面のうち所定の面が前記駆動基板に沿って設けられており、かつ、前記駆動基板の熱が前記所定の面に伝わる態様で設けられている。
　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記駆動基板は、前記インク吐出部の前記インク吐出面とは反対側において前記インク吐出面に交差する方向に沿って設けられている。
　請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記インクタンクには、
　前記インク吐出部に供給されるインクが所定の供給方向に流れるタンク内流路と、
　前記タンク内流路の内部に前記所定の面に沿って設けられ、前記タンク内流路を流れるインクが通過する第１のフィルターと、
　が設けられている。
　請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記タンク内流路は、
　前記供給方向について前記第１のフィルターの上流側に隣接する上流側インク室と、
　前記供給方向について前記第１のフィルターの下流側に隣接する下流側インク室と、
　を有し、
　前記第１のフィルターの前記所定の面側に前記上流側インク室が設けられている。
　請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記タンク内流路は、
　前記供給方向について前記第１のフィルターの上流側に隣接する上流側インク室と、
　前記供給方向について前記第１のフィルターの下流側に隣接する下流側インク室と、
　を有し、
　前記第１のフィルターの前記所定の面側に前記下流側インク室が設けられている。
　請求項６に記載の発明は、請求項３から５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記インク吐出部は、前記タンク内流路から流入したインクの一部が流出する流出口を有し、
　当該インクジェットヘッドは、前記インク吐出部の前記流出口から流出したインクを当該インクジェットヘッドの外部に導くインク排出流路を備える。
　請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記タンク内流路と、前記インク排出流路とを前記インク吐出部を介さずに繋ぐバイパス流路と、
　前記バイパス流路の内部に設けられ、当該バイパス流路を流れるインクが通過する第２のフィルターと、
　前記インク排出流路における前記バイパス流路との接続位置と前記インク排出流路の出口との間に設けられ、前記出口に向かう方向と反対方向にはインクを通過させない逆流防止手段と、
　を備える。
　請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記バイパス流路は、前記インクタンクの内部に設けられており、
　前記第１のフィルター及び前記第２のフィルターが一体的に設けられている。
　請求項９に記載の発明は、請求項３から８のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記インクタンクを着脱可能に固定する取付部材を備える。
　請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記インクタンクと前記駆動基板との間には、前記駆動基板の少なくとも一部を覆うカバー部材が設けられており、
　前記カバー部材と前記インクタンクとの間には、前記カバー部材及び前記インクタンクに接触する放熱部材が設けられている。
　請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
　前記駆動回路の動作時における前記駆動基板の一方の面からの放熱量が、前記駆動基板の他方の面からの放熱量より大きく、
　前記インクタンクが前記駆動基板の前記一方の面側に設けられている。
　また、上記目的を達成するため、請求項１２に記載のインクジェット記録装置の発明は、
　請求項１から１１のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備える。
　本発明に従うと、駆動基板の熱に起因する画質低下を効果的に抑制することができるという効果がある。
インクジェット記録装置の概略構成を示す図である。 ヘッドユニットの構成を示す模式図である。 インクジェットヘッドの斜視図である。 インクジェットヘッドのＹＺ平面に沿った断面を示す図である。 インク吐出部の構成を示す拡大模式断面図である。 インクジェットヘッドのＸＹ平面に沿った断面を示す図である。 インクタンクの内部構造を示すインクジェットヘッドの斜視図である。 図７における位置Ｘ１でのＹＺ平面に沿ったインクタンクの断面を示す図である。 図７における位置Ｘ２でのＹＺ平面に沿ったインクタンクの断面を示す図である。 図７における位置Ｘ３でのＹＺ平面に沿ったインクタンクの断面を示す図である。 インクジェットヘッドにおけるインクの流動経路を説明する模式図である。 インク循環機構の構成を示す模式図である。 インクジェット記録装置の主要な機能構成を示すブロック図である。 変形例に係る下流側インク室におけるインクの流動方向を示す図である。
　以下、本発明のインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、本発明の実施形態であるインクジェット記録装置１の概略構成を示す図である。
　インクジェット記録装置１は、搬送部２と、ヘッドユニット３などを備える。
　搬送部２は、図１のＸ方向に延びる回転軸を中心に回転する２本の搬送ローラー２ａ、２ｂにより内側が支持された輪状の搬送ベルト２ｃを備える。搬送部２は、搬送ベルト２ｃの搬送面上に記録媒体Ｍが載置された状態で搬送ローラー２ａが図示略の搬送モーターの動作に応じて回転して搬送ベルト２ｃが周回移動することで記録媒体Ｍを搬送ベルト２ｃの移動方向（搬送方向；図１のＹ方向）に搬送する。
　記録媒体Ｍは、一定の寸法に裁断された枚葉紙とすることができる。記録媒体Ｍは、図示略の給紙装置により搬送ベルト２ｃ上に供給され、ヘッドユニット３からインクが吐出されて画像が記録された後に搬送ベルト２ｃから所定の排紙部に排出される。なお、記録媒体Ｍとしては、ロール紙が用いられてもよい。また、記録媒体Ｍとしては、普通紙や塗工紙といった紙のほか、布帛又はシート状の樹脂等、表面に着弾したインクを定着させることが可能な種々の媒体を用いることができる。
　ヘッドユニット３は、搬送部２により搬送される記録媒体Ｍに対して画像データに基づいて適切なタイミングでインクを吐出して画像を記録する。本実施形態のインクジェット記録装置１では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクにそれぞれ対応する４つのヘッドユニット３が記録媒体Ｍの搬送方向上流側からＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色の順に所定の間隔で並ぶように配列されている。なお、ヘッドユニット３の数は３つ以下又は５つ以上であってもよい。
　図２は、ヘッドユニット３の構成を示す模式図であり、ヘッドユニット３を搬送ベルト２ｃの搬送面に相対する側から見た平面図である。ヘッドユニット３は、板状の支持部３ａと、支持部３ａに設けられた貫通孔に篏合した状態で支持部３ａに固定された複数の（ここでは８つの）インクジェットヘッド１００とを有する。インクジェットヘッド１００は、ノズル１１１の開口部が設けられたインク吐出面１１２が支持部３ａの貫通孔から－Ｚ方向に向けて露出した状態で支持部３ａに固定されている。
　インクジェットヘッド１００では、複数のノズル１１１が記録媒体Ｍの搬送方向と交差する方向（本実施形態では搬送方向と直交する幅方向、すなわちＸ方向）に等間隔にそれぞれ配列されている。本実施形態では、各インクジェットヘッド１００は、Ｘ方向に等間隔に一次元配列されたノズル１１１の列（ノズル列）を４つ有している。これらの４つのノズル列は、ノズル１１１のＸ方向についての位置が重ならないようにＸ方向の位置が互いにずらされて配置されている。なお、インクジェットヘッド１００が有するノズル列の数は４つに限られず、３つ以下又は５つ以上であっても良い。
　ヘッドユニット３における８つのインクジェットヘッド１００は、ノズル１１１のＸ方向についての配置範囲が連続するように千鳥格子状に配置されている。ヘッドユニット３に含まれるノズル１１１のＸ方向についての配置範囲は、搬送ベルト２ｃにより搬送される記録媒体Ｍのうち画像が記録可能な領域のＸ方向の幅をカバーしている。ヘッドユニット３は、画像の記録時には位置が固定されて用いられ、記録媒体Ｍの搬送に応じて搬送方向についての所定間隔（搬送方向間隔）の各位置に対してノズル１１１からインクを吐出することで、シングルパス方式で画像を記録する。
　図３は、インクジェットヘッド１００の斜視図である。
　インクジェットヘッド１００は、インク吐出面１１２を有するインク吐出部１０（図４）を内部に格納する外装部材５１と、外装部材５１の上端で外装部材５１と篏合するカバー部材５２と、カバー部材５２の外側の一部を覆う位置に取り付けられているインクタンク６０と、外部からインクが供給されるインレット７１（インク供給口）と、インクが外部に排出されるアウトレット７２（インク排出口）などを備える。
　外装部材５１は、インク吐出部１０のインクの流入口１０１（図９）に供給されるインクが流入するオリフィス５１１（図７）と、インク吐出部１０の流出口１０２（図９）から流出したインクが排出されるオリフィス５１２（図７）と、を有する。また、外装部材５１には、インクジェットヘッド１００をヘッドユニット３の支持部３ａに取り付けるための複数の取付穴５１３が設けられている。
　外装部材５１及びカバー部材５２の材質は、特には限られないが、例えば機械的強度及びインクに対する耐薬品性に優れたＰＰＳ樹脂等の各種樹脂や、金属、合金などを用いることができる。
　インレット７１及びアウトレット７２は、カバー部材５２の長手方向についての両端に設けられている。すなわち、インレット７１は、カバー部材５２の＋Ｘ方向側に設けられ、アウトレット７２は、カバー部材５２の－Ｘ方向側に設けられている。
　インクタンク６０は、一端側がインレット７１に接続されるとともに他端側がアウトレット７２に接続されており、インレット７１から流入したインクを貯留して、当該インクを外装部材５１内のインク吐出部１０に供給する。また、インクタンク６０は、上記の一端側と他端側との間を繋ぐ平板状の部分（インクが主に貯留される部分）がカバー部材５２の前方側の面（＋Ｙ方向側に向く面）の上半分を覆うように設けられている。
　インクタンク６０は、上記平板状の部分の前方側（＋Ｙ方向側）を構成する蓋部６０２と、蓋部６０２と対向する基部６０１と、基部６０１のＸ方向両端から下方に延びて外装部材５１に固定される固定部６０３とを有する。このうち固定部６０３は、複数の取付ネジ５４（取付部材）により外装部材５１に着脱可能に固定されている。すなわち、インクタンク６０は、インクジェットヘッド１００から取り外して交換することができるようになっている。
　図４は、図３のインクジェットヘッド１００のＹＺ平面に沿った断面を示す図である。
　図４に示されるように、外装部材５１及びカバー部材５２により構成される内部空間には、下面がインク吐出面１１２となっているインク吐出部１０と、インク吐出部１０に接続された配線部材４０と、配線部材４０が接続されている駆動基板３０などが格納されている。
　また、カバー部材５２の前方側の面には、当該面の上半分が下半分より－Ｙ方向側にずれるように段差が設けられており、インクタンク６０は、この段差に収まるように取り付けられている。詳しくは、インクタンク６０は、カバー部材５２の前方側の面のうち下半分がなす平面よりも－Ｙ方向側の範囲内に収まるように設けられている。このような構成により、Ｙ方向についてのインクジェットヘッド１００の幅を増大させることなくインクタンク６０を設けることが可能となっている。
　駆動基板３０は、インク吐出部１０のインク吐出面１１２とは反対側（すなわち＋Ｚ方向側）において、インク吐出部１０のインク吐出面１１２と交差する方向（本実施形態では、インク吐出面１１２に垂直な垂直方向、すなわち＋Ｚ方向）に沿って設けられている。詳しくは、駆動基板３０は、このような向き及び位置に配置されるように、図示略の固定部材によってカバー部材５２に対する相対位置が固定されている。また、駆動基板３０は、上端の一部を除く部分がカバー部材５２によって覆われるように配置されている。
　駆動基板３０は、ガラスエポキシ基板といった絶縁性の基材の表面に金属の回路配線が形成されたリジッド基板である。なお、駆動基板３０は、カバー部材５２に対して安定的に固定できる範囲で可撓性を有していても良い。
　インク吐出部１０は、ノズル１１１が設けられておりインク吐出面１１２を構成するノズル基板１１（ノズルプレート）と、ノズル基板１１の＋Ｚ方向側に積層され、ノズル１１１の開口部からインクを吐出させるための動作を行うアクチュエーター（動作素子）が設けられたアクチュエーター基板１２と、アクチュエーター基板１２に供給されるインクを一時的に貯留する共通インク室１３（共通液室）とを有している。共通インク室１３には、インクタンク６０からオリフィス５１１を介してインクが流入するようになっている。
　図５は、インク吐出部１０の構成を示す拡大模式断面図である。図５では、図２に示された４つのノズル列にそれぞれ含まれる４つのノズル１１１を含む断面が示されている。
　ノズル基板１１及びアクチュエーター基板１２からなるヘッドチップＨＣは、ノズル１１１からインクを吐出させるための構成であり、複数、ここでは、４枚の板状の基板が積層形成されている。ヘッドチップＨＣにおける最下方の基板は、ノズル基板１１である。ノズル基板１１には複数のノズル１１１が設けられて、当該ノズル１１１の開口部からノズル基板１１の露出面（インク吐出面１１２）に対して略垂直にインクが吐出可能とされる。ノズル基板１１のインク吐出面１１２とは反対側には、上方に向かって順番に圧力室基板１２ａ（チャンバープレート）、スペーサー基板１２ｂ及び配線形成基板１２ｃが接着されて積層されている。圧力室基板１２ａ、スペーサー基板１２ｂ及び配線形成基板１２ｃによりアクチュエーター基板１２が構成される。
　ヘッドチップＨＣには、ノズル１１１に連通するインク流路が設けられており、配線形成基板１２ｃの露出される側（上方側）の面で開口されている。この配線形成基板１２ｃの露出面上には、全ての開口を覆うように共通インク室１３が設けられている。詳しくは、共通インク室１３は、第１の共通インク室１３１と、第１の共通インク室１３１の下層（－Ｚ方向側）に設けられた第２の共通インク室１３２とを有しており、このうち第２の共通インク室１３２がインク流路の全ての開口に共通に連通している。第２の共通インク室１３２内のインクは、配線形成基板１２ｃの開口から各ノズル１１１へ供給される。
　インク流路の途中には、圧力室１２１が設けられている。圧力室１２１は、圧力室基板１２ａを上下方向に貫通して設けられており、圧力室１２１の上面は、圧力室基板１２ａとスペーサー基板１２ｂとの間に設けられた振動板１２２により形成されている。圧力室１２１内のインクには、振動板１２２を介して圧力室１２１と隣り合って設けられている格納部１２４内の圧電素子１２３（アクチュエーター、動作素子）の変位（変形）によって振動板１２２（圧力室１２１）が変形することで、圧力変化が付与される。圧力室１２１内のインクに適切な圧力変化が付与されることで、圧力室１２１に連通するノズル１１１からインク流路内のインクが液滴として吐出される。
　保持基板１３３は、ヘッドチップＨＣの上面に接合されており、共通インク室１３を保持している。保持基板１３３には、第２の共通インク室１３２の下面の開口とほぼ同じ大きさ及び形状の開口が設けられており、第２の共通インク室１３２内のインクは、第２の共通インク室１３２の下面の開口、及び保持基板１３３の開口を通ってヘッドチップＨＣの上面に供給される。
　配線部材４０は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）などであり、配線形成基板１２ｃの表面の配線層１２７に接続されている。この配線層１２７を介して格納部１２４内の配線１２６及び接続部１２５に伝えられる駆動信号により圧電素子１２３が変位動作する。配線部材４０は、ヘッドチップＨＣの前方側（＋Ｙ方向側）及び後方側（－Ｙ方向側）からそれぞれ１つずつ、保持基板１３３を貫通して引き出されている。図４に示されるように、これらの一対の配線部材４０は、駆動基板３０の＋Ｙ方側の面（以下では前面とも記す）及び－Ｙ方向側の面（以下では後面とも記す）に各々設けられた第１のコネクター３２を介して、それぞれ駆動基板３０の前面の回路配線及び後面の回路配線に接続される。
　図４に示されるように、駆動基板３０の前面には、第１のコネクター３２の他に、駆動素子３１や第２のコネクター３３などが実装されている。
　駆動素子３１は、インクジェット記録装置１の制御部２０（図１１）やヘッドユニット３の駆動制御回路８１（図１１）から第２のコネクター３３を介して供給される制御信号を受けて、各ノズル１１１からのインク吐出動作や非吐出動作に応じて、圧電素子１２３の適切な駆動信号を駆動基板３０上の配線に出力する。駆動素子３１は、ＩＣ（Integrated Circuit）などで構成されている。また、駆動基板３０には、駆動素子３１の他に、回路配線によって駆動素子３１に直接又は間接的に接続された図示しない各種電子部品が実装されている。これらの電子部品及び駆動素子３１により、動作素子としての圧電素子１２３を駆動するための「駆動回路」が構成される。
　駆動回路を構成する駆動素子３１や電子部品の多くは、駆動基板３０の前面に実装されている。駆動回路からの駆動信号の一部は、駆動基板３０の前面に設けられた回路配線を介して前面側の第１のコネクター３２に供給される。また、前面側の回路配線の一部はスルーホール等を介して背面側の回路配線に導通されており、駆動回路からの駆動信号の一部は、この背面側に引き回された回路配線を介して背面側の第１のコネクター３２に供給される。
　また、駆動素子３１や電子部品の多くが駆動基板３０の前面に実装されていることにより、駆動回路の動作時における駆動基板３０の前面からの放熱量が、後面からの放熱量より大きくなる。
　図６は、インクジェットヘッド１００の、駆動素子３１を通る位置でのＸＹ平面に沿った断面を示す図である。
　図６に示されるように、カバー部材５２は、駆動基板３０の前面に対向し当該前面に沿って設けられた平面部分５２１と、駆動基板３０の後面に対向し当該後面に沿うように設けられた平面部分５２２と、これらの平面部分５２１、５２２を繋ぎ駆動基板３０の側方を覆う側面部分５２３とを有しており、駆動基板３０の第２のコネクター３３の近傍部分を除く大部分を覆っている。
　また、図４及び図６に示されるように、インクタンク６０は、カバー部材５２のうち駆動基板３０の前面側を覆う平面部分５２１に沿って設けられている。すなわち、インクタンク６０は、当該インクタンク６０の外面のうちカバー部材５２と対向する対向面６０ａ（－Ｙ方向に向いた面）（所定の面）が、駆動基板３０に沿って設けられている。
　また、インクタンク６０の対向面６０ａとカバー部材５２の平面部分５２１との間には、インクタンク６０及びカバー部材５２と接触するシート状の放熱部材５３が設けられている。放熱部材５３としては、空気より熱伝導率が高い任意の部材を用いることができるが、カバー部材５２からインクタンク６０へ効率良く熱が伝わるように、シリコーンやアクリル樹脂といった高い熱伝導率を有する部材を用いることが望ましい。
　このように、インクタンク６０は、駆動基板３０から放射される熱が、カバー部材５２及び放熱部材５３を介して対向面６０ａに伝わる態様で設けられている。すなわち、インクタンク６０は、駆動基板３０の熱を受けて外部に排出するヒートシンクとしても機能する。駆動基板３０からインクタンク６０に伝わった熱の一部は、インクタンク６０の外面から外部空間に排出され、また、インクタンク６０から外装部材５１を介してヘッドユニット３の支持部３ａに排出される。また、インクタンク６０に伝わった熱の一部は、インクタンク６０内のインクに伝わって、後述するインクの流動経路を経由してインクとともにアウトレット７２から排出される。
　また、図６に示されるように、インクタンク６０の基部６０１のうち＋Ｘ方向側の端部には、＋Ｚ方向に延びる筒状の貫通孔が設けられており、当該貫通孔がインク供給流路７１１を構成している。このインク供給流路７１１は、一方側の端部がインレット７１に接続されており、他方側の端部が後述する開口Ａ１（図７）に接続されている。
　他方で、インクタンク６０の基部６０１のうち－Ｘ方向側の端部には、＋Ｚ方向に延びる筒状の貫通孔が設けられており、当該貫通孔がインク排出流路７２１を構成している。このインク排出流路７２１は、一方側の端部が外装部材５１のオリフィス５１２に接続されており、他方側の端部がアウトレット７２に接続されている。
　ここで、図４、図６、図７及び図８Ａ～図８Ｃを参照して、インクタンク６０の内部構造、及び当該内部構造におけるインクの流動経路について説明する。
　図７は、インクタンク６０の内部構造を示すインクジェットヘッド１００の斜視図である。図７では、インクタンク６０の外面を構成する部材が透明に描かれている。
　図８Ａは、図７における位置Ｘ１でのＹＺ平面に沿ったインクタンク６０の断面を示す図である。
　図８Ｂは、図７における位置Ｘ２でのＹＺ平面に沿ったインクタンク６０の断面を示す図である。
　図８Ｃは、図７における位置Ｘ３でのＹＺ平面に沿ったインクタンク６０の断面を示す図である。
　図７、図８Ａ～図８Ｃでは、インクの流動方向が矢印で示されている。
　インクタンク６０の内部には、対向面６０ａに沿って設けられた平板状のフィルター６１（第１のフィルター、第２のフィルター）と、フィルター６１により仕切られた上流側インク室６２及び下流側インク室６３と、下流側インク室６３に連通する引き回し流路６４と、フィルター６１（第２のフィルター）により仕切られた上流側補助インク室６５及び下流側補助インク室６６と、下流側補助インク室６６に連通する連通流路６７と、インレット７１に連通するインク供給流路７１１（図６）と、アウトレット７２に連通するインク排出流路７２１などが設けられている。
　図４、図６、図７及び図８Ａに示されるように、上流側インク室６２及び下流側インク室６３は、対向面６０ａに沿う平坦な略直方体形状のインク室であり、間に設けられたフィルター６１を介して上流側インク室６２から下流側インク室６３にインクが移動できるようになっている。上流側インク室６２は、フィルター６１の－Ｙ方向側（対向面６０ａ側）に隣接して設けられ、下流側インク室６３は、フィルター６１の＋Ｙ方向側に隣接して設けられている。
　フィルター６１は、インクに混入した異物を捕捉してインクをろ過するための部材である。フィルター６１の材質は、異物を捕捉可能な大きさのメッシュ構造を有するものであれば特には限られないが、例えばステンレス鋼が織り込まれた部材や、ポリプロピレン等の樹脂繊維による不織布などを用いることができる。
　フィルター６１のうち上流側インク室６２と下流側インク室６３との間に設けられている部分が、「第１のフィルター」を構成する。
　図７に示されるように、上流側インク室６２のうち＋Ｘ方向側の側面の下端には、インク供給流路７１１に連通する開口Ａ１が設けられている。上流側インク室６２には、インレット７１からインク供給流路７１１及び開口Ａ１を介してインクが流入する。
　また、図７及び図８Ｂに示されるように、下流側インク室６３の上面（＋Ｚ方向側の面）のうち－Ｘ方向側の端部には、引き回し流路６４に連通する開口Ａ２が設けられている。
　上流側インク室６２及び下流側インク室６３では、図７、図８Ａ及び図８Ｂの矢印ａ１が示すとおり、インクは、上流側インク室６２からフィルター６１を通過して下流側インク室６３に移動しつつ、開口Ａ１から開口Ａ２に向かって－Ｘ方向及び＋Ｚ方向に流動する。
　図７、図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、引き回し流路６４は、上流側インク室６２及び下流側インク室６３の上部において＋Ｘ方向に延びる第１部分と、第１部分の＋Ｘ方向側の端部から上流側インク室６２及び下流側インク室６３の＋Ｘ方向側の側方において下方向（－Ｚ方向）に延びる第２部分とを有し、第２部分の端部が、外装部材５１に設けられたオリフィス５１１に接続されている。オリフィス５１１は、インク吐出部１０の共通インク室１３に連通している。このように、引き回し流路６４は、下流側インク室６３から流入したインクを＋Ｘ方向（図７、図８Ａ及び図８Ｂの矢印ａ２）及び－Ｚ方向に引き回してオリフィス５１１に導く。
　上記の上流側インク室６２、下流側インク室６３及び引き回し流路６４により、「タンク内流路Ｆ１」（図９）が構成される。タンク内流路Ｆ１における、上流側インク室６２から下流側インク室６３、引き回し流路６４を経てオリフィス５１１に向かうインクの流動方向が、「所定の供給方向」に相当する。
　また、図７に示されるように、上流側インク室６２及び下流側インク室６３の－Ｘ方向側には、上流側補助インク室６５及び下流側補助インク室６６が設けられている。上流側補助インク室６５及び下流側補助インク室６６は、対向面６０ａに沿う平坦な略直方体形状のインク室であり、上流側インク室６２及び下流側インク室６３と同一の厚さ（Ｙ方向の長さ）及び高さ（Ｚ方向の長さ）を有し、上流側インク室６２及び下流側インク室６３よりも幅（Ｘ方向の長さ）が小さくなっている。上流側補助インク室６５は、基部６０１と一体的に設けられた第１の仕切部材６８１によって上流側インク室６２と仕切られており、下流側補助インク室６６は、蓋部６０２と一体的に設けられた第２の仕切部材６８２によって下流側インク室６３と仕切られている。
　図７及び図８Ｃに示されるように、第１の仕切部材６８１の上端部には、開口Ａ３が設けられている。よって、上流側インク室６２に流入したインクのうち下流側インク室６３側に移動する前のインクの一部が、図７及び図８Ｃの矢印ａ３に示されるように、開口Ａ３を介して上流側補助インク室６５に流入するようになっている。
　上流側補助インク室６５に流入したインクは、フィルター６１を通過して下流側補助インク室６６に移動する。
　フィルター６１のうち上流側補助インク室６５と下流側補助インク室６６との間に設けられている部分が、「第２のフィルター」を構成する。
　本実施形態では、上流側インク室６２と下流側インク室６３との間に設けられた「第１のフィルター」と、この「第２のフィルター」とが、単一のフィルター６１によって構成されている。換言すれば、「第１のフィルター」と、「第２のフィルター」とが一体的に設けられている。
　下流側補助インク室６６の上面（＋Ｚ方向側の面）のうち－Ｘ方向側の端部には、連通流路６７に連通する開口Ａ４が設けられている。
　連通流路６７は、開口Ａ４から＋Ｚ方向に延びた後に－Ｘ方向側に折れ、さらに蛇行しながら－Ｚ方向に向かう形状で設けられている。連通流路６７の開口Ａ４とは反対側の端部は、インク排出流路７２１に接続されている。
　よって、上流側補助インク室６５に流入したインクは、フィルター６１を通過して下流側補助インク室６６に移動した後に、連通流路６７を通ってインク排出流路７２１に流入する。
　上流側補助インク室６５、下流側補助インク室６６及び連通流路６７は、タンク内流路Ｆ１と、インク排出流路７２１とをインク吐出部１０を介さずに繋ぐ「バイパス流路Ｆ２」（図９）を構成する。
　また、インク排出流路７２１におけるバイパス流路Ｆ２との接続位置とアウトレット７２との間には、アウトレット７２に向かう排出方向にインクを通過させ、当該排出方向と反対方向にはインクを通過させない逆流防止手段としての逆止弁７３（チェックバルブ）が設けられている。
　次に、インクタンク６０を含むインクジェットヘッド１００の全体におけるインクの流動経路について説明する。
　図９は、インクジェットヘッド１００におけるインクの流動経路を説明する模式図である。図９では、説明の便宜上、インクタンク６０内のフィルター６１や上流側インク室６２及び下流側インク室６３を横方向に長い形状で描いている。
　図９に示されるように、外部からインレット７１に流入したインクは、インク供給流路７１１を通り、開口Ａ１を介してインクタンク６０内の上流側インク室６２に流入する。上流側インク室６２に流入したインクの大部分は、上述したタンク内流路Ｆ１を通ってインク吐出部１０の流入口１０１に流入する。
　流入口１０１に流入したインクの一部は、共通インク室１３のうち第１の共通インク室１３１に流入し、残りのインクが第２の共通インク室１３２に流入する。第１の共通インク室１３１と第２の共通インク室１３２との間の隔壁は、インクが通過できない部材（例えば樹脂）により構成されている。
　第１の共通インク室１３１に流入したインクは、そのままインク吐出部１０の流出口１０２に導かれる。
　第２の共通インク室１３２に流入したインクは、一部がアクチュエーター基板１２のインク流路に流入してノズル基板１１のノズル１１１から液滴として外部に吐出され、ノズル１１１から吐出されないインクは流出口１０２に導かれる。
　このように、ノズル１１１から吐出されないインクを第１の共通インク室１３１に流入させて流出口１０２から流出させることで、インクジェットヘッド１００内で効率良くインクを還流させることができる。これにより、インク中の気泡を外部に排出したり、駆動基板３０からインクに伝わった熱をインクとともに外部に排出したりすることができる。
　第１の共通インク室１３１と第２の共通インク室１３２の容積比は、第２の共通インク室１３２からノズル１１１へのインクの供給量が確保され、かつ、第１の共通インク室１３１によって還流されるインク量が所望の量となるように設定される。
　インク吐出部１０の流出口１０２から流出したインクは、インク排出流路７２１を通ってアウトレット７２（インク排出流路７２１の出口）から外部に排出される。
　また、上述したとおり、タンク内流路Ｆ１を流れるインクの一部は、開口Ａ３からバイパス流路Ｆ２に流入し、インク吐出部１０を介さずにインク排出流路７２１に導かれる。
　また、インク排出流路７２１におけるバイパス流路Ｆ２との接続位置とアウトレット７２との間に逆止弁７３が設けられていることで、アウトレット７２側からインク吐出部１０へのインクの逆流が防止される。
　図９に示されるインクの流動経路におけるインクの流れは、インクジェット記録装置１が有するインク循環機構９により発生させることができる。
　図１０は、インク循環機構９の構成を示す模式図である。
　インク循環機構９は、供給用サブタンク９１、還流用サブタンク９２及びメインタンク９３などを備える。
　供給用サブタンク９１は、インクジェットヘッド１００のインクタンク６０に供給されるインクを貯留する。供給用サブタンク９１は、インク流路９４によってインレット７１に接続されている。
　還流用サブタンク９２は、インク流路９５によってアウトレット７２に接続されており、アウトレット７２から排出されたインクを貯留する。
　供給用サブタンク９１及び還流用サブタンク９２は、インク流路９６で接続されている。そして、インク流路９６に設けられたポンプ９８により、還流用サブタンク９２から供給用サブタンク９１にインクを戻すことができるようになっている。
　メインタンク９３は、供給用サブタンク９１に供給されるインクを貯留する。メインタンク９３は、インク流路９７によって供給用サブタンク９１に接続されている。また、インク流路９７に設けられたポンプ９９により、メインタンク９３から供給用サブタンク９１にインクが供給される。
　供給用サブタンク９１は、その液面が、インク吐出部１０のインク吐出面１１２（以下、「位置基準面」とも記す）より高くなる位置に設けられ、還流用サブタンク９２の液面は、その液面が位置基準面より低くなる位置に設けられている。よって、位置基準面と供給用サブタンク９１との水頭差による圧力Ｐ１と、位置基準面と還流用サブタンク９２との水頭差による圧力Ｐ２が生じている。この結果、インレット７１におけるインクの圧力がアウトレット７２におけるインクの圧力よりも高くなっている。この圧力差により、インレット７１からインクタンク６０、インク吐出部１０を経てアウトレット７２に向かうインクの流れが生じ、インク吐出部１０へのインク供給、及びインク吐出部１０からのインクの排出（還流）がなされるようになっている。また、各サブタンク内のインク量や、各サブタンクの鉛直方向の位置を変更することで、圧力Ｐ１及び圧力Ｐ２を調整することができ、これによりインクの流速を調整することができる。
　図１１は、インクジェット記録装置１の主要な機能構成を示すブロック図である。
　インクジェット記録装置１は、上述したヘッドユニット３と、制御部２０と、搬送駆動部８２と、入出力インターフェース８３と、バス８４などを備える。このうちヘッドユニット３は、駆動制御回路８１と、駆動素子３１及び圧電素子１２３が設けられたインクジェットヘッド１００と、を有する。また、制御部２０は、ＣＰＵ２１（Central Processing Unit）、ＲＡＭ２２（Random Access Memory）、ＲＯＭ２３（Read Only Memory）及び記憶部２４を有する。
　ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２３に記憶された各種制御用のプログラムや設定データを読み出してＲＡＭ２２に記憶させ、当該プログラムを実行して各種演算処理を行う。また、ＣＰＵ２１は、インクジェット記録装置１の全体動作を統括制御する。
　ＲＡＭ２２は、ＣＰＵ２１に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶する。ＲＡＭ２２は、不揮発性メモリーを含んでいても良い。
　ＲＯＭ２３は、ＣＰＵ２１により実行される各種制御用のプログラムや設定データ等を格納する。なお、ＲＯＭ２３に代えてＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリー等の書き換え可能な不揮発性メモリーが用いられても良い。
　記憶部２４には、入出力インターフェース８３を介して外部装置２００から入力されたプリントジョブ及び当該プリントジョブに係る画像データが記憶される。記憶部２４としては、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）が用いられ、また、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などが併用されても良い。
　駆動制御回路８１は、制御部２０からの制御信号に基づいて、駆動素子３１に対して適切なタイミングで各種制御信号や画像データを供給する。
　搬送駆動部８２は、ＣＰＵ２１から供給される制御信号に基づいて搬送部２の搬送ローラー２ａ、２ｂを駆動するモーターに駆動信号を供給して搬送ローラー２ａ、２ｂを所定の速度及びタイミングで回転させ、搬送ベルト２ｃを周回移動させる。
　入出力インターフェース８３は、外部装置２００と制御部２０との間のデータの送受信を媒介する。入出力インターフェース８３は、例えば各種シリアルインターフェース、各種パラレルインターフェースのいずれか又はこれらの組み合わせで構成される。
　バス８４は、制御部２０と他の構成との間で信号の送受信を行うための経路である。
　外部装置２００は、例えばパーソナルコンピューターであり、入出力インターフェース８３を介してプリントジョブ及び画像データ等を制御部２０に供給する。
　以上のように、本実施形態のインクジェットヘッド１００は、インクを吐出するノズル１１１の開口部がインク吐出面１１２に設けられており、ノズル１１１の開口部からインクを吐出させるための動作を行う動作素子としての圧電素子１２３を有するインク吐出部１０と、圧電素子１２３を駆動するための駆動回路が設けられた駆動基板３０と、インク吐出部１０に供給されるインクを貯留するインクタンク６０と、を備え、インクタンク６０は、当該インクタンク６０の対向面６０ａが駆動基板３０に沿って設けられており、かつ、駆動基板３０の熱が対向面６０ａに伝わる態様で設けられている。
　このような構成により、インクタンク６０を、駆動基板３０の熱を受けて外部に排出するヒートシンクとして機能させることができる。すなわち、駆動基板３０からインクタンク６０に伝わった熱の一部を、インクタンク６０の外面から外部空間に排出したり、インクタンク６０が取り付けられた外装部材５１を介して外部に排出したりすることができる。また、インクタンク６０に伝わった熱の一部は、インクタンク６０内のインクに伝わるため、当該インクを所定の経路でインクジェットヘッド１００の外部に導くことで、駆動基板３０の熱をインクとともに外部に排出することができる。
　これにより、駆動基板３０の熱がインク吐出部１０内のインクに伝わってインクの粘度が低下することによりノズル１１１からの適正なインク吐出が行なえなくなったり、インク吐出部１０が駆動基板３０の熱により膨張してノズル１１１の位置が変動したりする不具合の発生を抑制することができる。この結果、駆動基板３０の熱に起因する記録画像の画質低下を効果的に抑制することができる。
　また、駆動基板３０は、インク吐出部１０のインク吐出面１１２とは反対側においてインク吐出面１１２に交差する方向に沿って設けられている。このような構成によれば、インク吐出部１０のインク吐出面１１２とは反対側のスペースを利用して駆動基板３０を配置することができるため、インク吐出面１１２と平行な方向についてのインクジェットヘッド１００のサイズを小さく抑えつつインクジェットヘッド１００に駆動基板３０を設けることができる。また、このように配置された駆動基板３０に対してインクタンク６０の対向面６０ａが沿うようにインクタンク６０を配置することで、インク吐出面１１２と平行な方向についてのインクジェットヘッド１００のサイズを小さく抑えつつインクジェットヘッド１００にインクタンク６０を設けることができる。
　また、インクタンク６０には、インク吐出部１０に供給されるインクが所定の供給方向に流れるタンク内流路Ｆ１と、タンク内流路Ｆ１の内部に対向面６０ａに沿って設けられ、タンク内流路Ｆ１を流れるインクが通過する第１のフィルターとしてのフィルター６１と、が設けられている。このように、インクタンク６０内においてフィルター６１を対向面６０ａに沿って設けることで、インクジェットヘッド１００のサイズの増大を最小限に抑えつつ、大面積のフィルター６１を設けることができる。これにより、タンク内流路Ｆ１を流れるインクがフィルター６１を通過する際のインクの圧力損失を小さく抑えることができる。よって、インクを流動させるための背圧を、必要なインクの流速が確保できる範囲で小さくしたり、同一の背圧でのインクの流速を増大させたりすることができる。これにより、インクに混入した異物を効率良くフィルター６１で捕捉することができる。また、インクを効率良く流動させることができるため、駆動基板３０の熱やインク中の気泡を、より容易に外部に排出することができる。
　また、タンク内流路Ｆ１は、上記供給方向についてフィルター６１の上流側に隣接する上流側インク室６２と、上記供給方向についてフィルター６１の下流側に隣接する下流側インク室６３と、を有し、フィルター６１の対向面６０ａ側に上流側インク室６２が設けられている。
　このような構成では、駆動基板３０に近い側に、上流側インク室６２が設けられることとなる。上流側インク室６２に流入したインクは、フィルター６１を通過して下流側インク室６２に移動するまでの間、上流側インク室６２内に滞留するため、上流側インク室６２内の各部におけるインクの流速が一様に低い状態となりやすい。よって、駆動基板３０からの熱を上流側インク室６２内の各位置でほぼ均等に、かつ効率良くインクに伝えることができる。これにより、駆動基板３０からの熱をインクタンク６０内のインクを介して効率良く排出することができる。
　また、インク吐出部１０は、タンク内流路Ｆ１から流入したインクの一部が流出する流出口１０２を有し、インクジェットヘッド１００は、インク吐出部１０の流出口１０２から流出したインクをインクジェットヘッド１００の外部に導くインク排出流路７２１を備える。このように、インクタンク６０からインク吐出部１０に供給されるインクのうちノズル１１１から吐出されないインクを外部に導いて還流させる構成とすることで、インクタンク６０のタンク内流路Ｆ１におけるインクの流量を増大させることができる。これにより、インクに伝わった駆動基板３０の熱やインク中の気泡を、インクとともにより効率良く流動させて外部に排出することができる。
　また、インクジェットヘッド１００は、タンク内流路Ｆ１と、インク排出流路７２１とを、インク吐出部１０を介さずに繋ぐバイパス流路Ｆ２と、バイパス流路Ｆ２の内部に設けられ、当該バイパス流路Ｆ２を流れるインクが通過する第２のフィルターとしてのフィルター６１と、インク排出流路７２１におけるバイパス流路Ｆ２との接続位置とインク排出流路７２１の出口（アウトレット７２）との間に設けられ、アウトレット７２に向かう方向と反対方向にはインクを通過させない逆止弁７３と、を備える。
　このようなバイパス流路Ｆ２によっても、駆動基板３０から伝わった熱をインクとともにアウトレット７２から外部に排出したり、インク中の気泡をアウトレット７２から外部に排出したりすることができる。また、バイパス流路Ｆ２を通るインクの排出経路は、インク吐出部１０を通るインクの排出経路と比較して流路長が短いため、圧力損失を小さくすることができる。このため、バイパス流路Ｆ２を通るインクの排出経路によれば、インク吐出部１０を通るインクの排出経路よりも効率良く放熱や気泡の除去を行うことができる。
　さらに、逆止弁７３を設けることで、アウトレット７２側からインク吐出部１０へのインクの逆流を防止することができる。よって、このようなインクの逆流により、気泡や異物などがノズル１１１及び当該ノズル１１１に連通するインク流路に混入する不具合の発生を抑制することができる。
　また、バイパス流路Ｆ２は、インクタンク６０の内部に設けられており、第１のフィルター及び第２のフィルターが一体的に設けられている。これにより、インクジェットヘッド１００を構成する部材の数を低減させて製造コストの上昇を抑えることができる。また、インクジェットヘッド１００の小型化を実現することができる。
　また、インクジェットヘッド１００は、インクタンク６０を着脱可能に固定する取付部材としての取付ネジ５４を備える。このようにインクタンク６０を着脱可能に固定した構成とすることで、フィルター６１に目詰まりや経時劣化などが生じた場合に、インクタンク６０を交換することで、容易かつ低コストにフィルター６１を交換することができる。
　また、インクタンク６０と駆動基板３０との間には、駆動基板３０の少なくとも一部を覆うカバー部材５２が設けられており、カバー部材５２とインクタンク６０との間には、カバー部材５２及びインクタンク６０に接触する放熱部材５３が設けられている。これによって、駆動基板３０の熱をより効率良くインクタンク６０に伝えることができる。
　また、駆動回路の動作時における駆動基板３０の前面からの放熱量が、駆動基板３０の後面からの放熱量より大きく、インクタンク６０が駆動基板３０の前面側に設けられている構成とすることで、駆動基板３０の熱を効率良くインクタンク６０に伝えて排出することができる。
　また、本実施形態のインクジェット記録装置１は、上記のインクジェットヘッド１００を備えるので、インクジェットヘッド１００における駆動基板３０の熱に起因する画質低下を効果的に抑制することができる。
　（変形例）
　次に、上記実施形態の変形例について説明する。
　上記実施形態では、インクタンク６０において、フィルター６１に対して－Ｙ方向側（対向面６０ａ側）に上流側インク室６２及び上流側補助インク室６５が設けられ、フィルター６１に対して＋Ｙ方向側に下流側インク室６３及び下流側補助インク室６６が設けられていたが、本変形例では、フィルター６１に対するこれらのインク室の位置関係が逆になっている。すなわち、本変形例では、フィルター６１に対して－Ｙ方向側（対向面６０ａ側）に下流側インク室６３及び下流側補助インク室６６が設けられ、フィルター６１に対して＋Ｙ方向側に上流側インク室６２及び上流側補助インク室６５が設けられている。
　このような構成では、対向面６０ａに近い側、すなわち駆動基板３０に近い側に、下流側インク室６３が設けられるため、上流側インク室６２からフィルター６１を通過して下流側インク室６３に移動した後のインクが、駆動基板３０の熱を受けやすい。
　ここで、図１２に示されるように、下流側インク室６３では、図中右上に設けられている開口Ａ２に向かってインクが流れるため、開口Ａ２の近傍の領域Ｒにおけるインクの流速が、その他の領域におけるインクの流速より速くなる。
　よって、フィルター６１の対向面６０ａ側に下流側インク室６３が設けられている本変形例の構成によれば、領域Ｒにおいてインクが吸収した熱を素早く引き回し流路６４に排出できるため、領域Ｒにおける排熱効率が高くなる（換言すれば、領域Ｒの範囲内を集中的に冷却することができる）。このため、駆動基板３０のうちＹ方向から見て領域Ｒと重なる範囲に、発熱量の大きい回路部品（例えば、駆動素子３１）を配置することで、当該回路部品から放出された熱を効率良く吸収してインクとともに外部に排出することができる。
　なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
　例えば、インクタンク６０の形状及び設置態様は、上記実施形態で説明したものに限られず、「対向面６０ａが駆動基板３０に沿っており、かつ駆動基板３０の熱が対向面６０ａに伝わる」との条件を満たす範囲で任意の形状及び設置態様とすることができる。
　一例を挙げると、上記実施形態では、インクタンク６０として、対向面６０ａ、及び対向面６０ａの反対側（前面側）の面がいずれも平坦であるものを例に挙げて説明したが、これに限られず、インクタンク６０の対向面６０ａ以外の面の形状は、ヘッドユニット３に収まる範囲内で任意の形状とすることができる。
　また、上記実施形態では、駆動基板３０とインクタンク６０とが、間にカバー部材５２及び放熱部材５３を挟んで対向している例を挙げて説明したが、これに限られず、例えば駆動基板３０とインクタンク６０とが直接対向する構成としても良い。具体的には、カバー部材５２のうちインクタンク６０に覆われる部分に開口部を設けることで、駆動基板３０の熱が当該開口部を通って直接インクタンク６０に放射されるようにしても良い。
　また、対向面６０ａが駆動基板３０に沿っている態様には、対向面６０ａと駆動基板３０とが平行である態様に加え、対向面６０ａが駆動基板３０に対して若干の角度（例えば数度から十数度程度）を有して傾斜している態様も含まれる。
　また、インクタンク６０を着脱可能に設けた構成に代えて、インクタンク６０が着脱不能に固着された構成としても良い。
　また、上記実施形態では、駆動基板３０が、インク吐出部１０のインク吐出面１１２に垂直に設けられている例を挙げて説明したが、これに限られず、駆動基板３０は、インク吐出面１１２に交差する任意の方向に沿って設けることができる。また、駆動基板３０及びインクタンク６０の配置スペースを確保できる場合には、駆動基板３０をインク吐出面１１２と平行に設けても良い。
　また、駆動基板３０の後面側からの放熱量が前面側からの放熱量より大きい構成とし（例えば、駆動基板３０の後面側に駆動素子３１を実装し）、インクタンク６０を駆動基板３０の後面側に配置しても良い。
　また、上記実施形態のインクタンク６０におけるタンク内流路Ｆ１の構成は例示であり、タンク内流路Ｆ１は、インレット７１から流入したインクをインク吐出部１０に供給可能な他の任意の構成とすることができる。
　また、上記実施形態では、バイパス流路Ｆ２がインクタンク６０の内部に設けられている例を挙げて説明したが、これに限られず、バイパス流路Ｆ２をインクタンク６０の外部に設けても良い。この場合は、バイパス流路Ｆ２内に、インクタンク６０のフィルター６１とは別個のフィルター（第２のフィルター）を設けることが望ましい。
　また、上記実施形態では、インク供給流路７１１及びインク排出流路７２１がインクタンク６０内に設けられている例を挙げて説明したが、これに限られず、インク供給流路７１１及びインク排出流路７２１の少なくとも一方を、インクタンク６０の外部に設けても良い。
　また、上記実施形態では、圧電素子１２３を変形させることで圧力室内のインクの圧力を変動させてインクを吐出させる、ベントモードのヘッドチップを有するインクジェットヘッド１００を例に挙げて説明したが、これに限定する趣旨ではない。例えば、圧力室の壁面をなす圧電部材がシアモード型の変位を繰り返すことで圧力室内のインクの圧力を変動させてインクを吐出させる、シアモードのヘッドチップを有するインクジェットヘッドに対して本発明を適用しても良い。
　また、上記各実施形態及び各変形例では、搬送ベルト２ｃを備える搬送部２により記録媒体Ｍを搬送する例を用いて説明したが、これに限定する趣旨ではなく、搬送部２は、例えば回転する搬送ドラムの外周面上で記録媒体Ｍを保持して搬送するものであっても良い。
　また、上記各実施形態及び各変形例では、シングルパス形式のインクジェット記録装置１を例に挙げて説明したが、インクジェットヘッド１００を走査させながら画像の記録を行うインクジェット記録装置に本発明を適用しても良い。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
　本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に利用することができる。
１　インクジェット記録装置
２　搬送部
３　ヘッドユニット
９　インク循環機構
１０　インク吐出部
１０１　流入口
１０２　流出口
１１　ノズル基板
１１１　ノズル
１１２　インク吐出面
１２　アクチュエーター基板
１２３　圧電素子
１３　共通インク室
１３１　第１の共通インク室
１３２　第２の共通インク室
２０　制御部
３０　駆動基板
３１　駆動素子
３２　第１のコネクター
３３　第２のコネクター
４０　配線部材
５１　外装部材
５２　カバー部材
５３　放熱部材
５４　取付ネジ
６０　インクタンク
６０ａ　対向面
６０１　基部
６０２　蓋部
６０３　固定部
６１　フィルター
６２　上流側インク室
６３　下流側インク室
６４　引き回し流路
６５　上流側補助インク室
６６　下流側補助インク室
６７　連通流路
６８　仕切部材
７１　インレット
７１１　インク供給流路
７２　アウトレット
７２１　インク排出流路
７３　逆止弁
１００　インクジェットヘッド
Ｆ１　タンク内流路
Ｆ２　バイパス流路
ＨＣ　ヘッドチップ
Ｍ　記録媒体

Claims (12)

  1. 　インクを吐出するノズルの開口部がインク吐出面に設けられており、前記ノズルの開口部からインクを吐出させるための動作を行う動作素子を有するインク吐出部と、
    　前記動作素子を駆動するための駆動回路が設けられた駆動基板と、
    　前記インク吐出部に供給されるインクを貯留するインクタンクと、
    　を備え、
    　前記インクタンクは、当該インクタンクの外面のうち所定の面が前記駆動基板に沿って設けられており、かつ、前記駆動基板の熱が前記所定の面に伝わる態様で設けられているインクジェットヘッド。
  2. 　前記駆動基板は、前記インク吐出部の前記インク吐出面とは反対側において前記インク吐出面に交差する方向に沿って設けられている請求項１に記載のインクジェットヘッド。
  3. 　前記インクタンクには、
    　前記インク吐出部に供給されるインクが所定の供給方向に流れるタンク内流路と、
    　前記タンク内流路の内部に前記所定の面に沿って設けられ、前記タンク内流路を流れるインクが通過する第１のフィルターと、
    　が設けられている請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
  4. 　前記タンク内流路は、
    　前記供給方向について前記第１のフィルターの上流側に隣接する上流側インク室と、
    　前記供給方向について前記第１のフィルターの下流側に隣接する下流側インク室と、
    　を有し、
    　前記第１のフィルターの前記所定の面側に前記上流側インク室が設けられている請求項３に記載のインクジェットヘッド。
  5. 　前記タンク内流路は、
    　前記供給方向について前記第１のフィルターの上流側に隣接する上流側インク室と、
    　前記供給方向について前記第１のフィルターの下流側に隣接する下流側インク室と、
    　を有し、
    　前記第１のフィルターの前記所定の面側に前記下流側インク室が設けられている請求項３に記載のインクジェットヘッド。
  6. 　前記インク吐出部は、前記タンク内流路から流入したインクの一部が流出する流出口を有し、
    　当該インクジェットヘッドは、前記インク吐出部の前記流出口から流出したインクを当該インクジェットヘッドの外部に導くインク排出流路を備える請求項３から５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
  7. 　前記タンク内流路と、前記インク排出流路とを前記インク吐出部を介さずに繋ぐバイパス流路と、
    　前記バイパス流路の内部に設けられ、当該バイパス流路を流れるインクが通過する第２のフィルターと、
    　前記インク排出流路における前記バイパス流路との接続位置と前記インク排出流路の出口との間に設けられ、前記出口に向かう方向と反対方向にはインクを通過させない逆流防止手段と、
    　を備える請求項６に記載のインクジェットヘッド。
  8. 　前記バイパス流路は、前記インクタンクの内部に設けられており、
    　前記第１のフィルター及び前記第２のフィルターが一体的に設けられている請求項７に記載のインクジェットヘッド。
  9. 　前記インクタンクを着脱可能に固定する取付部材を備える請求項３から８のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
  10. 　前記インクタンクと前記駆動基板との間には、前記駆動基板の少なくとも一部を覆うカバー部材が設けられており、
    　前記カバー部材と前記インクタンクとの間には、前記カバー部材及び前記インクタンクに接触する放熱部材が設けられている請求項１から９のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
  11. 　前記駆動回路の動作時における前記駆動基板の一方の面からの放熱量が、前記駆動基板の他方の面からの放熱量より大きく、
    　前記インクタンクが前記駆動基板の前記一方の面側に設けられている請求項１から１０のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
  12. 　請求項１から１１のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置。
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